吕高辉电力系统继电保护课程设计.docx
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吕高辉电力系统继电保护课程设计
电力系统继电保护课程设计
题目:
300MV发电机组继电保护设计
院系:
工学院电气与电子工程系
专业:
电气工程及其自动化
班级:
电气工程1401
姓名:
吕高辉
学号:
201402011039
指导教师:
刘学军
二〇一七年六月
电力系统继电保护课程设计任务书
一、基本情况
课程名称:
电力系统继电保护课程设计课程代码:
07120732
设计周数:
1周学分:
1学分
适用专业年级:
电气工程及其自动化14级
二、进度安排
本设计共安排1周,合计20学时,具体分配如下:
实习动员及准备工作:
2学时
总体方案设计:
4学时
查阅资料,讨论设计:
4学时
撰写设计报告:
8学时
总结:
2学时
教师辅导:
随时
三、基本要求
1、课程设计的基本要求
电力系统继电保护课程设计是在学习完发电厂电气部分、电力系统分析、电力系统继电保护课程之后,按照课程教学要求,对学生进行综合性训练的一个实践教学环节。
主要是培养学生综合运用理论知识的能力,分析问题和解决问题的能力,以及根据实际要求进行独立设计的能力。
其中理论设计包括绘制计算电路,确定短路计算点,进行短路电流计算,选择继电保护设计方案,合理配置主要元件的继电保护装置,进行整定计算,绘制继电保护原理接线图。
课程设计的最后要求是写出设计报告,把设计内容进行全面的总结。
2、课程设计的教学要求
课程设计的任务相对分散,每6名学生组成一个小组,完成一个课题的设计。
小组成员既有分工、又要协作,同一小组的成员之间可以相互探讨、协商,可以互相借鉴或参考别人的设计方法和经验。
但每个学生必须单独完成设计任务,要有完整的设计资料,独立撰写设计报告,设计报告雷同率超过50%的课程设计考核按不及格处理。
四、设计题目及选题要求
设计题目分为两大类,一类是输电线路继电保护设计;另一类是变压器继电保护设计。
选题要求:
采用指导教师制定设计题目和自主选择方法,首先由教师指定设计题目,如个人提出感兴趣设计题目,经指导教师同意,也可以选用。
五、设计报告
设计完成后,必须撰写课程设计报告。
设计报告必须独立完成,格式符合要求,文字(不含图形、程序)不少于2000字,图形绘制规范。
设计说明书的格式如下:
1、封面
2、摘要
3、目录
4、正文
5、结论
6、参考文献
7、附录
六、考核方法
电力系统继电保护课程设计的考核方式为考查,考核结果为优秀、良好、中等、及格和不及格五等,分数在90-100之间为优秀,80-89分之间为良好,70-79分之间为中等,60-69分之间为及格,60分以下为不及格。
考核分三个方面进行:
平时考勤30%;设计成果质量40%;课程设计报告30%。
有下列情形之一者,课程设计考核按不及格处理:
1、设计报告雷同率超过50%或无设计报告;
2、不能完成设计任务,达不到设计要求。
内容摘要
电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,也使得继电保护得以飞速的发展。
继电保护装置必须具备继电保护的“四性”要求,即安全性,可靠性,迅速性,灵敏性。
继电保护能够在系统运行过程中发生故障和出现不正常现象时,迅速有选择性发出跳闸命令将故障切除或发出报警,从而减少故障造成的停电范围和电气设备的损坏程度,保证电力系统稳定运行。
本次继电保护课程设计题目是300MV发电机组的继电保护设计,设计其在电力系统的继电保护,内容包括其短路电流计算、发电机组主要原件的继电保护方式的选择继电保护的整定计算和继电保护装置原理接线图的绘制。
关键词:
电力系统发电机变压器继电保护
目录
第1章引言1
1.1设计的基础条件1
1.2设计内容1
1.3设计要求1
1.3.1确定发电机组的继电保护方式1
1.3.2绘制发电机组继电保护装置原理图。
1
第2章300MV发电机组短路电流计算2
2.1发电机组各元件参数计算2
2.2画出发电机组等效电路及短路位置2
2.3各短路点短路电流计算2
第3章发电机组继电保护方式的选择4
3.1300MW汽轮发电机继电保护方式的选择4
3.2发电机组继电保护整定计算6
3.2.1发电机组差动保护整定计算6
3.2.2后备保护整定计算6
(1)发电机组过流保护6
(2)发电机组过负荷保护7
第4章继电保护装置选择8
4.1发电机组差动保护原理接线图8
4.2发电机后备保护原理图8
4.2.1发电机过流保护原理图8
4.2.2发电机组过负荷保护9
收获体会10
参考文献11
附件12
第1章引言
1.1设计的基础条件
发电机组主接线图如图1-1所示,已知:
发电机
,变压器
。
图1-1发电机组主接线图
1.2设计内容
(1)计算发电机组内部短路电流和外部短路电流值。
1)确定短路计算点,画出计算电路图。
2)选取基准值,用标幺值计算各元件参数,画出等效电路图,求出各短路点的等效电抗。
3)求各短路点的计算电抗。
用运算曲线计算各短路点的短路电流,包括次暂态(t=0s)和稳态(t=4s)的短路电流值。
(2)确定电力系统中发电机的保护方案。
1)选用差动保护保护设计及整定计算。
2)后备保护保护设计及整定计算。
(3)根据整定计算内容选择合适的保护继电器型号。
1.3设计要求
1.3.1确定发电机组的继电保护方式
1.3.2绘制发电机组继电保护装置原理图。
第2章300MV发电机组短路电流计算
2.1发电机组各元件参数计算
(1)选取基准电抗标幺值:
(2)发电机组基准电抗标幺值
(3)变压器基准电抗标幺值
2.2画出发电机组等效电路及短路位置
如图2-1所示。
2.3各短路点短路电流计算(附件:
汽轮发电机短路电流运算曲线)
(1)k1点短路电流计算
查表得:
查表得:
(2)k2点短路电流计算
查表得:
查表得:
短路电流计算数据表2-1
短路点
k1
K2
0.0666
0.0386
0.235
0.3691
4.6
2.8
第3章发电机组继电保护方式的选择
3.1300MW汽轮发电机继电保护方式的选择
发电机是电力系统的核心元件,要保证发电机的安全、可靠运行,就必须装设完善的继电保护装置。
同步发电机应装设下列保护
(1)纵联差动保护。
纵差保护作为发电机定子继组及其引出线相间短路的主保护。
(2)定子绕组匝间短路保护。
定子绕组为星形连接,每相有两个并联分支,且中性点有分支引出线端子的发电机,应装设单继电器式横差保护。
50MW以上的发电机,当定子绕组为星形联接,中性点只有三个引出端时,应装设专用匝间短路保护装置(如BFZ-1型和BFZ-2型保护装置)。
(3)定子接地保护。
与母线直接相连接的发电机,当单相接地故障电流(不考虑消弧绕组的补偿作用)大于表3.1的元件允许电流值时,应装设有选择性的接地保护装置。
表3-1发电机接地电流允许值
发电机额定电压(KV)
发电机额定容量MW
接地电流允许值(A)
6.3
10.5
13.8—15.75
18—20
≤50
50—100
725—200
300
4
3
2
1
100MW以下发电机应装设保护区不小于90%的定子接地保护;100MW及以上的发电机应装设保护区为100%的定子接地保护。
保护装置带时限应作于信号。
为了检查发电机与系统并列前有地接地故障及发电机定子绕组与发电机电压回路的绝缘状态,应在发电机机端装设测量零序电压的电压表。
(4)定子绕组的过电压保护。
水轮发电机应装设过电压保护,其动作电压可取1.5倍额定电压,动作时限取为0.5S。
200MW及以上的汽轮发电机也宜装设过电压保护,其动作电压取1.3倍额定电压,动作时限取为0.5S。
(5)机间短路的后备保护。
对于1MW以上及50MW以下的发电机,宜装设复合电压起动的过电流保护。
电流元件的动作电流可取1.3~1.4倍额定电流,低电压元件的动作电压,对汽轮发电机和水轮发电机可分别取0.6~0.7倍额定电压。
负序电压可取。
0.06~0.12倍额定电压。
50MW及以上的发电机,可装设负序过电流保护和单元件低电压起动的过电流保护。
前者为不对称相间短路的后备保护,后者为三相短路后备保护。
电流元件和低电压元件动作值与50MW及以下的发电机的后备保护相同,当灵敏系数不满足要求时,可采用低阻抗保护。
(6)定子绕组过负荷保护。
定子绕组非直接冷却的发电机应装设定时限过负荷保护。
保护装置接一相电流,带时限动作于信号。
定子绕组非直接冷却且过负荷能力较低(60S不大于1.5倍额定电流)的发电机的过负荷保护由定时限和反时限两部分组成。
定时限部分动作电流按发电机长期允许的负荷电流下可靠返回条件整定,动作于信号且可减少出力;反时限部分动作特性按发电机定子绕组的过负荷能力确定,动作于解列。
(7)逆功率保护。
蓄能式水轮发电机和200MW及以上的汽轮发电机宜装设逆功率保护,燃汽轮发电机应装设逆功率保护。
保护装置由灵敏的功率方向元件构成,带时限动作于信号,经长时限动作于解列。
(8)失磁保护。
100MW以下及不允许失磁运行的发电机(如水轮发电机)以及根据电力系统稳定条件不允许异步运行的发电机,当采用直流励磁机时,在自动灭磁开关断开后应联动断开发电机断路器;当采用半导体励磁系统时,则应装设专用的失磁保护。
对于100MW以下但对电力系统有重大影响的发电机和100MW及以上的汽轮发电机也应装设专用的失励磁保护。
失磁保护由阻抗元件、母线低电压元件和闭锁元件组成。
阻抗元件用于检测出失磁故障,母线低电压元件用于监视母线电压,保证系统安全,闭锁元件用于保证保护装置在外部短路、系统振荡、自同步及电压回路断线时不误动作。
对于水轮发电机,失磁保护宜采用带时限动作于断路器跳闸。
对汽轮发电机,失磁后母线电压低于允许值,带时限动作于跳闸,当母线电压未低于允许值时,带时限动作于信号,同时动作于切换励磁回路和自动减少出力。
3.2发电机组继电保护整定计算
3.2.1发电机组差动保护整定计算
差动保护整定计算采用DCD-Z型继电器差动保护
断线监视继电器的整定
TA选取
所以选取DL-25C型电流互感器作为监视继电器,该继电器具体参数如表3-2所示
表3-2DL-25C型电流互感器
型号
整定电流范围/A
线圈串联
线圈串联
动作时间
返回系数
动作电流/A
动作电流/A
动作电流/A
动作电流/A
DL-25C
12.5~50
12.5~25
20
25~50
40
0.03s
2.8
3.2.2后备保护整定计算
(1)发电机组过流保护
合格
(2)发电机组过负荷保护
第4章继电保护装置选择
4.1发电机组差动保护原理接线图
如图4-1所示
图4-1具有断路监视的发电机纵联差动保护原理接线图
4.2发电机后备保护原理图
4.2.1发电机过流保护原理图
如图4-2所示
图4-2发电机的复合电压启动的过电流保护的原理接线图
4.2.2发电机组过负荷保护
如图4-3所示
图4-3发电机定时限过负荷保护的原理接线图
收获体会
课程设计诚然是一门专业课,给我很多专业知识以及专业技能上的提升,同时又是
一门讲道课,一门辩思课,给了我许多道,给了我很多思,给了我莫大的空间。
同时,
设计让我感触很深。
使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计,我掌握了
继电保护的识别和测试;熟悉了继电保护;了解了继电保护方法;以及如何提高继电保护的性能等等,掌握了继电保护的方法和技术,通过查询资料,也了解了继电保护原理。
我认为,在这学期的实验中,不仅培养了独立思考、动手操作的能力,在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是,在实验课上,我们学会了很多学习的方法。
而这是日后最实用的,真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战,只有不断的学习、实践,再学习、再实践。
这对于我们的将来也有很大的帮助。
以后,不管有多苦,我想我们都能变苦为乐,找寻有趣的事情,发现其中珍贵的事情。
就像中国提倡的艰苦奋斗一样,我们都可以在实验结束之后变的更加成熟,会面对需要面对的事情。
回顾起此课程设计,至今我仍感慨颇多,从理论到实践,在这段日子里,可以说得是苦多于甜,但是可以学到很多很多的东西,同时不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实
际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,但可喜的是最终都得到了解决。
通过本次设计我把大学所学专业知识进行了实际运用,从中收获了不少东西,这对我以后的学习和工作带了极大的帮助。
参考文献
[1]熊银信.发电厂电气部分.4版.北京:
中国电力出版社,2009.7(2013.11重印).
[2]王士政.电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程.北京:
中国水利水电出版社,2007.
[3]郭琳.发电厂电气部分课程设计.北京:
中国电力出版社,2009.
[4]胡志光.火电厂电气设备及运行[M].北京:
中国电力出版社,2001:
211~321
[5]范锡普.发电厂电气部分.2版.北京:
水利电力出版社,1995.
[6]楼樟达.发电厂电气部分.北京:
中国电力大学出版社.1998.
[7]熊信银.电气工程基础.武汉:
华中科技大学,2005.
[8]姚春球.发电厂电气部分.北京:
中国电力出版社,2005
附件
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